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修库 王
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正在建设中的中国散裂中子源是一个大型中子科学综合实验装置，是探测材料微观结构的有力探针和超级显微镜。中子谱仪作为散裂中子源的重要组成部分对探测器、电子学和数据获取系统的设计提出了很高的要求。对数据获取系统而言，高事例率和海量数据读出是面临的挑战之一。以往高能物理实验中常用的VME体系结构和VME背板总线数据传输速率已不能满足中子实验的需求。
随着SOPC技术的发展，其体积小、性能高、功耗低、可靠性高的优点越来越受到人们的重视。为此，基于SOPC技术开展散裂中子源数据读出的研究是一种切实可行的方案。
把现场采集的海量数据可靠地传到远程的服务器上是本论文的任务。本文针对中国散裂中子源数据获取系统的实际需求特点，采用了基于SOPC技术的解决方案。使用Xilinx公司带PowerPC硬核的V4Fx12 FPGA 为核心的网络传输板作为硬件平台来实现网络数据传输，采用EDK作为SOPC构建工具，在Xilinx FPGA上用PowerPC硬核、DDR2内存控制器和千兆网IP核构建了SOPC系统。在PowerPC405上移植嵌入式Linux操作系统。编写了基于Linux的应用程序，实现了嵌入式千兆网数据传输。并通过编程测试得出网络传输性能和数据包大小的关系。该系统的优点是体积小、数据带宽高、可靠，结果表明符合项目的要求。
此外，本文还尝试对比了其它几种实验方案，包括在Microblaze软核CPU上移植PetaLinux，在PowerPC硬核CPU上Lwip（Light Weight IP）协议栈，在Microblaze软核CPU上移植Lwip协议栈，并对各自的优缺点加以分析比较，以期对今后工程实际需求提供不同方案选择和建议。
关键词： FPGA；SOPC；嵌入式Linux；千兆网，PowerPC
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修库 王
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